JPWO2018074511A1 - Fiber laser device - Google Patents

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Abstract

ファイバレーザ装置としての種光部(MO)は、一部が共有され光が共振する複数の光路と、それぞれの光路の一部とされそれぞれの光路で共振するそれぞれの光を増幅する増幅用光ファイバ(13)と、それぞれの光路の共有される部分に配置され、所定周期で振動して光路から入射する光を光路に出射する第1状態と、光路から入射する光を光路以外に出射する第2状態とに切り換えられるAOM(14)と、を備え、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM(14)が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。The seed light unit (MO) as a fiber laser device amplifies light for amplification, which is a plurality of optical paths shared by a part and resonates light, and a part of each optical path resonates in each optical path. The fiber (13) is disposed in a shared portion of each optical path, and is oscillated at a predetermined cycle to emit light incident from the optical path to the optical path, and light incident from the optical path to other than the optical path AOM (14) switched to the second state, and a resonance period of the light having the largest power among respective lights resonating in the respective optical paths, and a predetermined period in which the AOM (14) vibrates in the first state And are mutually non-integral multiple relationships.

Description

本発明は、パルス状の出力光を出射するファイバレーザ装置に関する。   The present invention relates to a fiber laser device that emits pulsed output light.

レーザ光を用いて加工を行う加工機や、レーザ光を使ったメス等の医療機器等に用いるレーザ装置の一つとして、希土類添加ファイバにより信号光を増幅して出射するファイバレーザ装置が用いられている。このようなファイバレーザ装置の一つとして、種光を増幅して出射するMO−PA(Master Oscillator Power Amplifier)型のファイバレーザ装置が知られている。このファイバレーザ装置の種光を出射するMO部である種光部は、励起光に基づいて励振される光を種光として出射するファイバレーザ装置から構成される場合がある。   A fiber laser device that amplifies and emits signal light with a rare earth-doped fiber is used as one of laser processing devices used for processing using laser light and medical equipment such as a scalpel using laser light. ing. As one of such fiber laser devices, an MO-PA (Master Oscillator Power Amplifier) type fiber laser device that amplifies and emits seed light is known. The seed light unit, which is an MO unit that emits seed light of the fiber laser device, may be configured of a fiber laser device that emits light excited based on the excitation light as seed light.

下記特許文献1には、増幅用光ファイバの両端を挟む一対のFBG(Fiber Bragg Grating)間で光を励振する共振型のファイバレーザ装置や、一部が増幅用光ファイバとされループ状にされた光路において光を励振するファイバリング型のファイバレーザ装置が記載されている。これらのファイバレーザ装置では、パルス状の光を出射するためにQスイッチが用いられている。一般的にQスイッチは音響光学素子(AOM:Acoustic Optic Modulation)から成り、音響光学素子は、入射する光をオン状態とオフ状態とで異なる方向に伝搬する。音響光学素子がオンの状態では、音響光学素子は増幅用光ファイバから出射する光の一部が増幅用光ファイバに入射するよう光を伝搬する。従って、増幅用光ファイバから出射し再び増幅用光ファイバに入射する光は増幅され、増幅された光が出射する。一方、音響光学素子がオフの状態では、増幅用光ファイバから出射する光が再び増幅用光ファイバに入射しないよう光を伝搬する。   In Patent Document 1 below, a resonance type fiber laser device for exciting light between a pair of FBGs (Fiber Bragg Gratings) sandwiching both ends of an amplification optical fiber, and a part as an amplification optical fiber are looped. A fiber ring type fiber laser device is described which excites light in the optical path. In these fiber laser devices, a Q switch is used to emit pulsed light. In general, the Q switch is composed of an acousto-optic element (AOM: Acoustic Optic Modulation), and the acousto-optic element propagates incident light in different directions in the on state and the off state. When the acoustooptic device is on, the acoustooptic device propagates light so that part of the light emitted from the amplification optical fiber is incident on the amplification optical fiber. Therefore, light emitted from the amplification optical fiber and incident again on the amplification optical fiber is amplified, and the amplified light is emitted. On the other hand, when the acousto-optic element is off, the light is propagated so that the light emitted from the amplification optical fiber does not enter the amplification optical fiber again.

特開2012−164860号公報JP, 2012-164860, A

ところで、音響光学素子は、一般的に入力するRF信号に同期して振動している状態がオン状態とされる。本発明者等は、上記特許文献1に記載のファイバレーザ装置から出射する光において音響光学素子の振動する周期に同期したリップルが出る場合があることを見出し、このリップルが大きくなる場合があることを発見した。   By the way, in the acousto-optic element, a state in which it vibrates in synchronization with an input RF signal is generally turned on. The present inventors have found that in the light emitted from the fiber laser device described in Patent Document 1 described above, ripples synchronized with the oscillating period of the acousto-optic element may occur, and this ripple may be increased. Found.

そこで、本発明は、出射する光のリップルを抑制することができるファイバレーザ装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the fiber laser apparatus which can suppress the ripple of the light to radiate | emit.

本発明者等は、音響光学素子が振動する周期に同期したリップルが大きくなる原因について鋭意検討をした。その結果、音響光学素子が振動する周期と増幅される光が共振する光路長との関係により、当該リップルが大きくなる場合があることを見出した。そこで、本発明者等は更に鋭意検討をして、本発明に至った。   The present inventors diligently studied the cause of the increase in ripple synchronized with the period in which the acousto-optic element vibrates. As a result, it has been found that the ripple may be increased due to the relationship between the period in which the acoustooptic element vibrates and the optical path length at which the light to be amplified resonates. Therefore, the inventors of the present invention have made further studies to reach the present invention.

すなわち、本発明は、一部が共有され光が共振する複数の光路と、それぞれの前記光路の一部とされそれぞれの前記光路で共振するそれぞれの光を増幅する増幅用光ファイバと、それぞれの前記光路の共有される部分に配置され、所定周期で振動して前記光路から入射する光を前記光路に出射する第1状態と、前記光路から入射する光を前記光路以外に出射する第2状態とに切り換えられる音響光学素子と、を備え、それぞれの前記光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることを特徴とするファイバレーザ装置である。   That is, according to the present invention, there are provided a plurality of optical paths in which a part is shared and light is resonated, an amplification optical fiber which is a part of each optical path and amplifies each light resonating in each optical path; The first state is disposed in the shared portion of the optical path, and vibrates at a predetermined cycle to emit light incident from the optical path to the optical path, and the second state emits light incident from the optical path to other than the optical path And an acousto-optic element switched to the resonant cycle of the light having the largest power among respective lights resonating in the respective optical paths, and the predetermined cycle in which the acousto-optic element vibrates in the first state. Are in a relationship of non-integer multiples with each other.

本発明者等は、上記リップルが同期している音響光学素子の振動の周期と、光が光路を共振する周期とが一致する場合に、当該リップルが大きくなるということを発見した。さらに、それぞれの周期が一致する場合のみならず、音響光学素子の振動の周期と、光が光路を共振する周期とが互いに整数倍の関係になる場合も、当該リップルが大きくなるということを発見した。また、複数の光路を有するファイバレーザ装置においては、それぞれの光路で共振する光のうちパワーが最も大きな光のリップルが、出射する光のリップルに最も大きな影響を与えると考えられる。本発明では、このパワーが最も大きな光の共振周期と、音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされる。つまり、このパワーが最も大きな光の共振周期が音響光学素子の振動の所定周期の非整数倍とされ、かつ、音響光学素子の振動の所定周期がパワーが最も大きな光の共振周期の非整数倍とされる。このようにパワーが最も大きな光の共振周期と、音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることで、最も目立つリップルが大きくなることを抑えることができる。このため、本発明のファイバレーザ装置によれば、出射する光のリップルを抑制することができる。   The inventors of the present invention have found that the ripple increases when the period of oscillation of the acousto-optic element in which the ripple is synchronized coincides with the period at which light resonates in the optical path. Furthermore, it has been discovered that the ripple becomes large not only when the respective periods coincide but also when the period of oscillation of the acousto-optic element and the period at which light resonates the optical path have an integral multiple relationship with each other. did. Further, in the fiber laser device having a plurality of optical paths, it is considered that the ripple of the light with the largest power among the lights resonating in the respective optical paths has the largest influence on the ripple of the emitted light. In the present invention, the resonance period of the light having the largest power and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates are in the relation of a non-integer multiple. That is, the resonance period of the light with the largest power is a non-integer multiple of the predetermined period of the vibration of the acoustooptic element, and the predetermined period of the vibration of the acoustooptical element is the noninteger multiple of the resonance period of the light with the largest power. It is assumed. By setting the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates to be a noninteger multiple relationship with each other as described above, it is possible to suppress that the most noticeable ripple is large. For this reason, according to the fiber laser device of the present invention, it is possible to suppress the ripple of the emitted light.

また、それぞれの前記光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましい。   Further, it is preferable that the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates in the first state be in a relation of a non-integer multiple.

それぞれの光の共振周期と音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることで、それぞれの光のリップルが大きくなることを抑制できる。   By setting the resonance period of each light and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates to be a non-integer multiple relationship with each other, it is possible to suppress an increase in the ripple of each light.

また、前記複数の光路は、特定の光路、及び、前記特定の光路と前記特定の光路の途中に接続される周回状のループ光路とからなる光路を有し、前記特定の光路を伝搬する光は所定の分岐比で前記ループ光路に分岐し、前記ループ光路を伝搬する光は前記所定の分岐比で前記特定の光路に結合することが好ましい。   Further, the plurality of optical paths have a specific optical path, and an optical path including the specific optical path and a circular loop optical path connected in the middle of the specific optical path, and the light propagating through the specific optical path Preferably branches into the loop optical path with a predetermined branching ratio, and light propagating through the loop optical path is coupled to the specific optical path with the predetermined branching ratio.

特定の光路の光路長が長くなると、当該光路を共振する光の波形に上記リップルよりも長い周期のうねりが生じる傾向がある。しかし、上記のようにループ光路を設けることで、当該うねりを抑制することができる。   When the optical path length of a specific optical path becomes long, the waveform of light resonating with the optical path tends to have a wave of a cycle longer than the ripple. However, by providing the loop light path as described above, the undulation can be suppressed.

この場合、前記特定の光路は、一対の反射部間で光が往復する光路であることとしても良い。光が往復して共振する場合、往路と復路とで光の一部がループ光路を伝搬することができる。従って、光路のバリエーションが増え、上記うねりをより抑制することができる。   In this case, the specific optical path may be an optical path in which light reciprocates between the pair of reflecting portions. When light reciprocates and resonates, part of the light can propagate in the loop light path between the forward path and the return path. Therefore, the variation of the optical path is increased, and the above-mentioned undulation can be further suppressed.

上記のように、前記特定の光路が一対の反射部間で光が往復する光路である場合、前記所定の分岐比は3dB以下とされ、前記特定の光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることとされても良い。   As described above, when the specific optical path is an optical path in which light reciprocates between a pair of reflecting portions, the predetermined branching ratio is 3 dB or less, and the resonance period of light resonating in the specific optical path; The predetermined period in which the acousto-optical element vibrates in the first state may be set to a noninteger multiple relationship.

一対の反射部間で光が往復する光路で光が共振するファイバレーザ装置から出射する光において、分岐比が3dB以下の場合には、ループ光路を伝搬せずに特定の光路を伝搬する光のパワーが最も高いことを本発明者等は見出した。このため、上記構成により、パワーが最も大きな光の共振周期と、音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることとなり、最も目立つリップルを抑えることができる。   In light emitted from a fiber laser device in which light resonates in an optical path in which light travels back and forth between a pair of reflecting portions, when the branching ratio is 3 dB or less, light propagating in a specific optical path without propagating in a loop optical path. The inventors found that the power is the highest. For this reason, with the above-described configuration, the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the acoustooptic device vibrates are in a relation of a non-integer multiple, and the most noticeable ripple can be suppressed.

また、上記のように、前記特定の光路が一対の反射部間で光が往復する光路である場合、前記所定の分岐比は3dB以上4.8dB以下とされ、前記特定の光路を伝搬する途中で前記ループ光路を1周する光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることとされても良い。   In addition, as described above, when the specific light path is a light path in which light reciprocates between a pair of reflecting portions, the predetermined branching ratio is set to 3 dB or more and 4.8 dB or less, and it is in the middle of propagating the specific light path. The resonant cycle of the light resonating in the optical path that travels around the loop optical path and the predetermined cycle in which the acousto-optic element vibrates in the first state are mutually set to a noninteger multiple relationship Also good.

一対の反射部間で光が往復する光路で光が共振するファイバレーザ装置から出射する光において、上記と異なり分岐比が3dB以上4.8dB以下の場合には、特定の光路の途中でループ光路を1周して伝搬する光のパワーが最も高いことを本発明者等は見出した。このため、上記構成により、パワーが最も大きな光の共振周期と、音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることとなり、最も目立つリップルを抑えることができる。   In the light emitted from the fiber laser device in which light resonates in a light path in which light travels back and forth between a pair of reflecting portions, a loop light path is generated in the middle of a specific light path when the branching ratio is 3 dB or more and 4.8 dB or less unlike the above The present inventors have found that the power of light propagating around one round is the highest. For this reason, with the above-described configuration, the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the acoustooptic device vibrates are in a relation of a non-integer multiple, and the most noticeable ripple can be suppressed.

また、上記のように、前記特定の光路が一対の反射部間で光が往復する光路である場合、前記所定の分岐比は4.8dB以上とされ、前記特定の光路を伝搬する途中で前記ループ光路を2周する光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることとされても良い。   In addition, as described above, when the specific light path is a light path in which light reciprocates between a pair of reflecting portions, the predetermined branching ratio is set to 4.8 dB or more, and the light beam travels along the specific light path. The resonance period of the light resonating in the optical path that makes two rounds of the loop optical path and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates in the first state may be in a relation of a noninteger multiple .

一対の反射部間で光が往復する光路で光が共振するファイバレーザ装置から出射する光において、上記分岐比が4.8dB以上の場合には、特定の光路の途中でループ光路を2周して伝搬する光のパワーが最も高いことを本発明者等は見出した。このため、上記構成により、パワーが最も大きな光の共振周期と、音響光学素子が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることとなり、最も目立つリップルを抑えることができる。   In light emitted from a fiber laser device in which light resonates in an optical path in which light travels back and forth between a pair of reflecting parts, when the branching ratio is 4.8 dB or more, the loop optical path is made twice around the specific optical path. The present inventors have found that the power of light propagating is the highest. For this reason, with the above-described configuration, the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the acoustooptic device vibrates are in a relation of a non-integer multiple, and the most noticeable ripple can be suppressed.

また、上記のように、前記特定の光路が一対の反射部間で光が往復する光路である場合、前記所定の分岐比は2dB以上8dB以下とされることが好ましい。   Further, as described above, in the case where the specific light path is a light path in which light reciprocates between a pair of reflecting portions, it is preferable that the predetermined branching ratio be 2 dB or more and 8 dB or less.

所定の分岐比が2dB以上8dB以下である場合、ループ光路を伝搬せずに特定の光路を伝搬する光、特定の光路の途中でループ光路を1周して伝搬する光、特定の光路の途中でループ光路を2周して伝搬する光、特定の光路の途中でループ光路を3周して伝搬する光、といった複数の光路で共振するそれぞれの光のパワーのバランスが保たれることを本発明者等は発見した。従って、上記分岐比とされることで、それぞれの光にうねりが生じる場合であっても、特定の光のうねりが目立つことを抑制でき、出射する光のうねりを低減することができる。   In the case where the predetermined branching ratio is 2 dB or more and 8 dB or less, light propagating in a specific optical path without propagating in the loop optical path, light propagating in one loop optical path in the middle of a specific optical path, and intermediate in the specific optical path The power of each light resonating in a plurality of optical paths, such as light propagating in two rounds of the loop optical path and light propagating in three rounds of the loop optical path in the middle of a specific optical path, is balanced. The inventors have found. Therefore, by setting the branching ratio as described above, even when undulation occurs in each light, it is possible to suppress the undulation of specific light from being noticeable, and it is possible to reduce the undulation of emitted light.

また、前記特定の光路は、周回状の光路であることとしても良い。このような構成により、ファイバリング型のファイバレーザ装置において、リップルを抑制することができる。   In addition, the specific light path may be a circular light path. With such a configuration, it is possible to suppress the ripple in the fiber ring type fiber laser device.

以上説明したように、本発明によれば、出射する光のリップルを抑制することができるファイバレーザ装置が提供される。   As described above, according to the present invention, a fiber laser device capable of suppressing ripples of emitted light is provided.

本発明の第1実施形態に係るファイバレーザ装置を光源として有するMO−PA型のファイバレーザ装置を示す図である。It is a figure showing a fiber laser device of MO-PA type which has a fiber laser device concerning a 1st embodiment of the present invention as a light source. 図1の各部位から出射する光のパワーの大きさの様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the magnitude | size of the power of the light radiate | emitted from each site | part of FIG. 種光部から出射するパルス状の光の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the pulse-form light radiate | emitted from a seed light part. 種光部のそれぞれの光路で共振して種光部から出射するそれぞれの光のパワーの比率と、光カプラにおける分岐比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ratio of the power of each light which resonates in each light path of a seed light part, and is radiate | emitted from a seed light part, and the branch ratio in an optical coupler. 本発明の第2実施形態に係るファイバレーザ装置を光源として有するMO−PA型のファイバレーザ装置を示す図である。It is a figure which shows the fiber laser apparatus of MO-PA type which has a fiber laser apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention as a light source. 比較例、実施例の光学系から出射する光の強度の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the intensity | strength of the light radiate | emitted from the optical system of a comparative example and an Example. 図6の点線で囲まれた部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part enclosed with the dotted line of FIG.

以下、本発明に係るファイバレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a fiber laser device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a view showing a fiber laser device according to the present embodiment.

図1に示すように、ファイバレーザ装置1は、種光を出射する種光部MOと、種光部MOから出射する種光を増幅するプリアンプPRと、メインアンプPAと、種光部MOとプリアンプPRとの間に設けられる波長変換部RFと、波長変換部RFとメインアンプPAとの間に設けられる波長選択フィルタFLと、を主な構成として備える。このようにファイバレーザ装置1は、種光部MOが、Master Oscillatorとされ、メインアンプPAがPower Amplifierとされる、いわゆるMO−PA型のファイバレーザ装置である。   As shown in FIG. 1, the fiber laser device 1 includes a seed light unit MO that emits seed light, a preamplifier PR that amplifies the seed light emitted from the seed light unit MO, a main amplifier PA, and a seed light unit MO. A wavelength conversion unit RF provided between the preamplifier PR and a wavelength selection filter FL provided between the wavelength conversion unit RF and the main amplifier PA are mainly included. As described above, the fiber laser device 1 is a so-called MO-PA type fiber laser device in which the seed light unit MO is a master oscillator and the main amplifier PA is a power amplifier.

<種光部MOの構成>
種光部MOは、励起光を出射する励起光源11と、励起光源11から出射する励起光が入射し、当該励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバ13と、増幅用光ファイバ13の一端側に設けられる第1反射部としてのFBG(Fiber Bragg Grating)12と、増幅用光ファイバ13の他端に接続され第2反射部を兼ねる音響光学素子(AOM)14と、FBG12とAOM14との間に設けられる光カプラ16と、光カプラ16に接続されるループ光ファイバ15と、を主な構成として備える。このように種光部MOは、共振型のファイバレーザ装置から成る。
<Configuration of seed light portion MO>
The seed light portion MO includes: an excitation light source 11 for emitting excitation light; an amplification optical fiber 13 to which excitation light emitted from the excitation light source 11 is incident and an active element to be excited by the excitation light is added; An FBG (Fiber Bragg Grating) 12 as a first reflecting portion provided on one end side of the optical fiber 13, and an acoustooptical element (AOM) 14 connected to the other end of the amplification optical fiber 13 and also serving as a second reflecting portion; An optical coupler 16 provided between the FBG 12 and the AOM 14 and a loop optical fiber 15 connected to the optical coupler 16 are provided as main components. As described above, the seed light unit MO is formed of a resonant type fiber laser device.

種光部MOの励起光源11は、連続光を出射する光源であり、例えばレーザダイオードから構成される。励起光源11は、増幅用光ファイバ13に添加される活性元素を励起する波長の励起光、例えば波長が915nmの光を出射する。また、励起光源11は第1光ファイバ18に接続されており、種光部MOの励起光源11から出射する光は、第1光ファイバ18を伝搬する。   The excitation light source 11 of the seed light portion MO is a light source for emitting continuous light, and is constituted of, for example, a laser diode. The excitation light source 11 emits excitation light of a wavelength that excites the active element to be added to the amplification optical fiber 13, for example, light having a wavelength of 915 nm. Further, the excitation light source 11 is connected to the first optical fiber 18, and the light emitted from the excitation light source 11 of the seed light portion MO propagates in the first optical fiber 18.

種光部MOの増幅用光ファイバ13は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲むクラッドとを有する。増幅用光ファイバ13において、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも高く、コアを構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素、及び、種光部MOの励起光源11から出射する種光部の光により励起されるイッテルビウム(Yb)等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ybの他にツリウム(Tm)、セリウム(Ce)、ネオジウム(Nd)、ユーロピウム(Eu)、エルビウム(Er)等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス(Bi)等が挙げられる。また、増幅用光ファイバ13のクラッドを構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。   The amplification optical fiber 13 of the seed light portion MO has a core and a cladding that surrounds the outer peripheral surface of the core without a gap. In the amplification optical fiber 13, the refractive index of the core is higher than the refractive index of the cladding, and as a material constituting the core, for example, an element such as germanium which raises the refractive index, and the excitation light source 11 of the seed light portion MO And quartz doped with an active element such as ytterbium (Yb), which is excited by the light of the seed light portion emitted therefrom. Examples of such active elements include rare earth elements. Examples of rare earth elements include thulium (Tm), cerium (Ce), neodymium (Nd), europium (Eu), erbium (Er), etc. in addition to Yb. It can be mentioned. In addition to the rare earth elements, examples of the active element include bismuth (Bi). Moreover, as a material which comprises the clad of the optical fiber 13 for amplification, the pure quartz which the dopant is not added at all is mentioned, for example.

上記の第1光ファイバ18は増幅用光ファイバ13の一端と接続されており、第1光ファイバ18のコアと増幅用光ファイバ13のコアとが光学的に結合している。また、第1光ファイバ18のコアには、FBG12が設けられている。こうしてFBG12は、増幅用光ファイバ13の一端側に設けられている。FBG12は、第1光ファイバ18の長手方向に沿って一定の周期で屈折率が高くなる部分が繰り返されており、この周期が調整されることにより、励起状態とされた増幅用光ファイバ13の活性元素が放出する光の内、特定波長の光を反射するように構成されている。FBG12は、上述のように増幅用光ファイバ13に添加される活性元素がイッテルビウムである場合、例えば、波長が1060nmの光の反射率が100%とされる。   The first optical fiber 18 is connected to one end of the amplification optical fiber 13, and the core of the first optical fiber 18 and the core of the amplification optical fiber 13 are optically coupled. Further, an FBG 12 is provided in the core of the first optical fiber 18. Thus, the FBG 12 is provided on one end side of the amplification optical fiber 13. In the FBG 12, a portion where the refractive index is increased with a constant period is repeated along the longitudinal direction of the first optical fiber 18, and by adjusting this period, the amplification optical fiber 13 in the excited state is obtained. Among the light emitted by the active element, light of a specific wavelength is configured to be reflected. In the case where the active element added to the amplification optical fiber 13 is ytterbium as described above, for example, the reflectance of light having a wavelength of 1060 nm is 100%.

増幅用光ファイバ13の他端には、第2光ファイバ19の一端が接続されている。第2光ファイバの構成は第1光ファイバと同様とされ、第2光ファイバ19のコアと増幅用光ファイバ13のコアとが光学的に結合している。   One end of a second optical fiber 19 is connected to the other end of the amplification optical fiber 13. The configuration of the second optical fiber is the same as that of the first optical fiber, and the core of the second optical fiber 19 and the core of the amplification optical fiber 13 are optically coupled.

ループ光ファイバ15は、第1光ファイバ18及び第2光ファイバ19と同様の構成とされ、第2光ファイバ19の途中に設けられる光カプラ16において、第2光ファイバ19と接続されている。具体的には、ループ光ファイバ15を構成する光ファイバの一端及び他端が接続された状態で、当該一端及び他端を含む部位と第2光ファイバ19とが互いに所定回数捩じられて融着されている。こうして第2光ファイバ19とループ光ファイバ15とが融着された部位が光カプラ16となる。このため、光カプラ16では、第2光ファイバ19のコアとループ光ファイバ15のコアとが所定の分岐比で光学的に結合している。   The loop optical fiber 15 has the same configuration as the first optical fiber 18 and the second optical fiber 19, and is connected to the second optical fiber 19 in the optical coupler 16 provided in the middle of the second optical fiber 19. Specifically, in a state where one end and the other end of the optical fiber constituting the loop optical fiber 15 are connected, the portion including the one end and the other end and the second optical fiber 19 are twisted each other a predetermined number of times and melted. It is worn. A portion where the second optical fiber 19 and the loop optical fiber 15 are fused in this manner becomes an optical coupler 16. For this reason, in the optical coupler 16, the core of the second optical fiber 19 and the core of the loop optical fiber 15 are optically coupled at a predetermined branching ratio.

この分岐比とは、次の2つの比を意味する。一方の比は、光カプラ16において、第2光ファイバ19からループ光ファイバ15に分岐せずに第2光ファイバを伝搬する光のパワーに対する、第2光ファイバ19からループ光ファイバ15に分岐する光のパワーの比である。他方の比は、光カプラ16において、ループ光ファイバ15から第2光ファイバ19に結合せずにループ光ファイバ15を伝搬する光のパワーに対する、ループ光ファイバ15から第2光ファイバ19に結合する光のパワーの比である。この場合、それぞれの比は互いに等しい。このパワーの比をデシベル表記する場合、例えば、3dBであれば、第2光ファイバ19を伝搬して光カプラ16に入射する光のうち、約50%のパワーの光が第2光ファイバ19を伝搬し、残りの約50%のパワーの光がループ光ファイバ15に分岐する。従って、分岐比が0dBに近付く場合、第2光ファイバ19を伝搬する光は、ループ光ファイバ15に殆ど分岐しない。この分岐比は、ループ光ファイバ15と第2光ファイバ19とを上記のように融着する際に、ループ光ファイバ15を構成する光ファイバと第2光ファイバ19とが互いに捩じられる上記所定回数により定められる。   The branching ratio means the following two ratios. One of the ratios is branched from the second optical fiber 19 to the loop optical fiber 15 with respect to the power of light propagating through the second optical fiber without branching from the second optical fiber 19 to the loop optical fiber 15 in the optical coupler 16 It is the ratio of the power of light. The other ratio is coupled in the optical coupler 16 from the loop optical fiber 15 to the second optical fiber 19 with respect to the power of light propagating in the loop optical fiber 15 without being coupled from the loop optical fiber 15 to the second optical fiber 19. It is the ratio of the power of light. In this case, the respective ratios are equal to one another. When the power ratio is expressed in decibels, for example, if it is 3 dB, light of about 50% power of the light propagating through the second optical fiber 19 and entering the optical coupler 16 is the second optical fiber 19 The remaining light of about 50% power branches into the loop optical fiber 15. Therefore, when the branching ratio approaches 0 dB, the light propagating through the second optical fiber 19 hardly branches into the loop optical fiber 15. This branching ratio is the above-described predetermined value in which the optical fiber constituting the loop optical fiber 15 and the second optical fiber 19 are mutually twisted when the loop optical fiber 15 and the second optical fiber 19 are fused as described above. It is determined by the number of times.

第2光ファイバ19の他端にはAOM14が接続されている。AOM14は、第1状態と第2状態とを切り換えることができる。第1状態は、AOM14がオンとされる状態であり、AOM14は所定周期で振動する。第1状態では、第2光ファイバ19のコアから入射する光が、AOM14をプリアンプPRに向かって伝搬しつつAOM14のプリアンプPR側の端面でフルネル反射を起こし、再び第2光ファイバ19のコアに向かって出射する。このフルネル反射の反射率は、FBG12の反射率よりも低くされる。また、第2状態はAOM14がオフとされる状態や第1状態と異なる周期でAOM14が振動する状態とされる。第2状態では、第2光ファイバ19のコアから入射する光がAOM14内を第1状態と異なる方向に向かって伝搬する。このため、第2状態では、AOM14に入射した光は第2光ファイバ19と異なる方向に出射する。   The other end of the second optical fiber 19 is connected to the AOM 14. The AOM 14 can switch between the first state and the second state. The first state is a state in which the AOM 14 is turned on, and the AOM 14 vibrates at a predetermined cycle. In the first state, light incident from the core of the second optical fiber 19 propagates the AOM 14 toward the preamplifier PR and causes Fresnel reflection on the end face of the AOM 14 on the preamplifier PR side, and the light again enters the core of the second optical fiber 19. It emits toward the head. The reflectance of the Fresnel reflection is lower than the reflectance of the FBG 12. In the second state, the AOM 14 vibrates in a cycle different from the state in which the AOM 14 is turned off or in the first state. In the second state, light incident from the core of the second optical fiber 19 propagates in the AOM 14 in a direction different from that in the first state. Therefore, in the second state, the light incident on the AOM 14 is emitted in a direction different from that of the second optical fiber 19.

以上のように、本実施形態の種光部MOは、第1光ファイバ18の一部と、増幅用光ファイバ13と、第2光ファイバ19と、AOM14とから成る光路を光が往復し共振する。この光路を特定の光路とし、ループ光ファイバ15からなる周回状の光路をループ光路とすると、種光部MOは、上記特定の光路の他に、当該特定の光路とループ光路とから成る光路も有することとなる。特定の光路とループ光路とから成る光路は、特定の光路と異なる光路であり、当該特定の光路と一部を共有することとなる。この光路を伝搬する光は、光カプラ16において第2光ファイバ19からループ光ファイバ15に分岐して、ループ光ファイバ15を1周以上周回した後、光カプラ16においてループ光ファイバ15から第2光ファイバ19に結合する。また、ループ光路を含む光路であっても、ループ光ファイバ15を周回する回数が異なれば、互いに異なる光路である。このようにループ光ファイバ15が特定の光路に途中に接続されるため、それぞれの光路の光路長は互いに異なり、それぞれの光路で共振するそれぞれの光の共振周期は互いに異なる。   As described above, in the seed light portion MO of the present embodiment, light reciprocates along the optical path formed by a part of the first optical fiber 18, the amplification optical fiber 13, the second optical fiber 19, and the AOM 14 and resonates. Do. Assuming that this optical path is a specific optical path, and the circular optical path formed of the loop optical fiber 15 is a loop optical path, the seed light portion MO includes not only the specific optical path but also an optical path consisting of the specific optical path and the loop optical path. It will have. An optical path consisting of a specific optical path and a loop optical path is an optical path different from the specific optical path, and shares a part with the specific optical path. The light propagating through this optical path is branched from the second optical fiber 19 to the loop optical fiber 15 in the optical coupler 16 and goes around the loop optical fiber 15 one or more turns, and then the optical coupler 16 It is coupled to the optical fiber 19. Further, even in the case of an optical path including a loop optical path, the optical paths are different from each other if the number of times of looping around the loop optical fiber 15 is different. Thus, since the loop optical fiber 15 is connected to a specific optical path, the optical path lengths of the respective optical paths are different from each other, and the resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths are different from each other.

本実施形態では、少なくとも、上記のそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する上記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。つまり、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期が第1状態でAOM14が振動する所定周期の非整数倍とされ、かつ、第1状態でAOM14が振動する所定周期がそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期の非整数倍とされる。さらに、上記のそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する上記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましい。この場合、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期が第1状態でAOM14が振動する所定周期の非整数倍とされ、かつ、第1状態でAOM14が振動する所定周期がそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期の非整数倍とされる。例えば、AOM14が振動する振動数が135MHzとされる場合、振動周期は74×10−10秒となる。上記特定の光路の長さを基本光路長Sとし、光速を299,792,458m/s、光ファイバの屈折率が1.445の場合、物質中での光の速度が1/屈折率倍になることから基本光路長Sが1mであれば、特定の光路を共振する光の共振周期は、当該特定の光路を往復する時間に等しく約1.0×10−8秒となる。この場合、特定の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。また、基本光路長Sが1mでループ光ファイバ15の長さであるループ光路長Lが0.5mである場合、光が共振する間にループ光路を1周する光路では、共振する光の共振周期は約1.3×10−8秒となり、光が共振する間にループ光路を2周する光路では、共振する光の共振周期は約1.5×10−8秒となる。従って、この場合、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。In the present embodiment, at least the resonance period of the light having the largest power among the lights resonating in the respective optical paths described above and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state have a non-integer multiple relationship. It is assumed. In other words, the resonance cycle of the light with the largest power among the respective lights resonating in the respective optical paths is a non-integer multiple of the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates in the first state, and the AOM 14 vibrates in the first state. The period is a non-integer multiple of the resonance period of the light with the largest power among the respective light resonating in the respective optical paths. Furthermore, it is preferable that the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths described above and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state be in a relation of a non-integer multiple. In this case, the respective resonance cycles of the respective lights resonating in the respective optical paths are set to be non-integer multiples of the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates in the first state, and the predetermined cycles in which the AOM 14 vibrates in the first state are the respective. It is a non-integer multiple of each resonance period of each light resonating in the light path. For example, when the frequency at which the AOM 14 vibrates is 135 MHz, the vibration period is 74 × 10 −10 seconds. Assuming that the specific optical path length is a basic optical path length S, the speed of light is 299, 792, 458 m / s, and the refractive index of the optical fiber is 1.445, the speed of light in the substance is 1 / refractive index Therefore, if the basic optical path length S is 1 m, the resonance period of light resonating a specific optical path is equal to about 1.0 × 10 -8 seconds equivalent to the time for reciprocating the specific optical path. In this case, the resonance period of light resonating in a specific optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple. In addition, when the basic optical path length S is 1 m and the loop optical path length L which is the length of the loop optical fiber 15 is 0.5 m, the resonance of the resonating light in the optical path which makes one round of the loop optical path while the light resonates. The period is about 1.3 × 10 -8 seconds, and in the case of an optical path in which the loop optical path is made twice while the light resonates, the resonant period of the resonating light is about 1.5 × 10 -8 seconds. Therefore, in this case, the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in the relation of a non-integer multiple.

なお、増幅用光ファイバ13はそれぞれの光路の一部とされ、AOM14はそれぞれの光路の共有される部分に配置されることとなる。   The amplification optical fiber 13 is a part of each optical path, and the AOM 14 is disposed in the shared part of each optical path.

<プリアンプPRの構成>
プリアンプPRは、励起光源21と、増幅用光ファイバ23と、カプラ22とを主な構成として備える。
<Configuration of Preamplifier PR>
The preamplifier PR mainly includes a pump light source 21, an amplification optical fiber 23, and a coupler 22.

プリアンプPRの励起光源21は、例えば複数のレーザダイオードから構成され、後述のようにプリアンプPRの増幅用光ファイバ23に添加される活性元素を励起する波長の励起光、例えば波長が915nmの励起光を出射する。また、励起光源21は、光ファイバ28に接続されており、励起光源21から出射する励起光は、光ファイバ28を伝搬する。光ファイバ28としては、例えば、マルチモードファイバが挙げられ、この場合、当該励起光は光ファイバ28をマルチモード光として伝搬する。   The excitation light source 21 of the preamplifier PR is constituted of, for example, a plurality of laser diodes, and excitation light of a wavelength for exciting the active element to be added to the amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR as described later Emit The excitation light source 21 is connected to the optical fiber 28, and the excitation light emitted from the excitation light source 21 propagates through the optical fiber 28. Examples of the optical fiber 28 include a multimode fiber, and in this case, the excitation light propagates through the optical fiber 28 as multimode light.

プリアンプPRの増幅用光ファイバ23は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲む内側クラッドと、内側クラッドの外周面を被覆する外側クラッドとを有している。増幅用光ファイバ23において、コアの屈折率は内側クラッドの屈折率よりも高く、内側クラッドの屈折率は外側クラッドの屈折率よりも高くされる。つまり、増幅用光ファイバ23はダブルクラッド構造とされる。増幅用光ファイバ23において、コアを構成する材料としては、例えば、上記の種光部MOの増幅用光ファイバ13のコアと同様の材料を挙げることができ、内側クラッドを構成する材料としては、例えば、上記の種光部MOの増幅用光ファイバ13のクラッドと同様の材料を挙げることができる。また、増幅用光ファイバ23の外側クラッドを構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。   The amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR has a core, an inner cladding surrounding the outer peripheral surface of the core without a gap, and an outer cladding covering the outer peripheral surface of the inner cladding. In the amplification optical fiber 23, the refractive index of the core is higher than the refractive index of the inner cladding, and the refractive index of the inner cladding is higher than the refractive index of the outer cladding. That is, the amplification optical fiber 23 has a double clad structure. In the amplification optical fiber 23, as a material constituting the core, for example, the same material as the core of the amplification optical fiber 13 of the above-mentioned seed light portion MO can be mentioned, and as a material constituting the inner cladding, For example, the same material as that of the cladding of the amplification optical fiber 13 of the seed light portion MO can be mentioned. Moreover, as a material which comprises the outer clad of the optical fiber 23 for amplification, an ultraviolet-ray cured resin can be mentioned, for example.

本実施形態において、種光部MOのAOM14は、光ファイバ29に接続される。カプラ22は、光ファイバ29及び光ファイバ28と、増幅用光ファイバ23の一端とを接続している。具体的には、カプラ22において、光ファイバ29のコアが、増幅用光ファイバ23のコアに接続されており、さらに光ファイバ28のコアが、増幅用光ファイバ23の内側クラッドに接続されている。従って、種光部MOのAOM14から出射する光は、光ファイバ29を介して、増幅用光ファイバ23のコアに入射してコアを伝搬する。また、励起光源21から出射する励起光は、増幅用光ファイバ23の内側クラッドに入射し内側クラッドを主に伝搬する。従って、増幅用光ファイバ23のコアを伝搬する光により、励起光源21が出射する励起光により励起される活性元素が誘導放出を起こすことで、当該コアを伝搬する光を増幅する。   In the present embodiment, the AOM 14 of the seed light portion MO is connected to the optical fiber 29. The coupler 22 connects the optical fiber 29 and the optical fiber 28 to one end of the amplification optical fiber 23. Specifically, in the coupler 22, the core of the optical fiber 29 is connected to the core of the amplification optical fiber 23, and the core of the optical fiber 28 is connected to the inner cladding of the amplification optical fiber 23. . Accordingly, light emitted from the AOM 14 of the seed light portion MO is incident on the core of the amplification optical fiber 23 via the optical fiber 29 and propagates through the core. The excitation light emitted from the excitation light source 21 is incident on the inner cladding of the amplification optical fiber 23 and mainly propagates in the inner cladding. Therefore, the light propagating in the core is amplified by the stimulated emission of the active element excited by the excitation light emitted from the pumping light source 21 by the light propagating in the core of the amplification optical fiber 23.

<波長変換部RF、波長選択フィルタFLの構成>
波長変換部RFは、プリアンプPRの増幅用光ファイバ23に接続されている。波長変換部RFは、入射する光のうちパワーが所定のパワーより大きな光を、入射する光より長波長の光に変換して出射し、入射する光のうちパワーが所定のパワーより小さな光を、入射する光の波長のまま出射する。
<Configuration of Wavelength Converter RF, Wavelength Selection Filter FL>
The wavelength conversion unit RF is connected to the amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR. Among the incident light, the wavelength conversion unit RF converts light having a power greater than a predetermined power into light having a longer wavelength than the incident light and emits the light, and in the incident light, a light having a power smaller than a predetermined power , Leave the wavelength of the incident light.

このような波長変換部RFとしては、誘導ラマン散乱を起こすラマン光ファイバを挙げることができる。このラマン光ファイバとしては、コアに非線形光学定数を上昇させるドーパントが添加される光ファイバが挙げられる。このようなドーパントとしては、ゲルマニウムやリンが挙げられる。この波長変換部RFがラマン光ファイバである場合、波長変換する光の強度の閾値は、コアの直径、ドーパントの添加濃度、長さ等によって変えることができる。   As such a wavelength conversion unit RF, there can be mentioned a Raman optical fiber which causes stimulated Raman scattering. Examples of this Raman optical fiber include an optical fiber in which a core is doped with a dopant that raises the nonlinear optical constant. Such dopants include germanium and phosphorus. When the wavelength conversion unit RF is a Raman optical fiber, the threshold of the intensity of the light to be converted can be changed depending on the diameter of the core, the doping concentration of the dopant, the length, and the like.

波長選択フィルタFLには、プリアンプPRから出射する光が波長変換部RFを介して入射する。そして、波長変換部RFにおいて波長変換された光が入射する場合、この光をメインアンプPAに向かって透過し、波長変換部RFにおいて波長変換されない光が入射する場合に、この光のメインアンプPAに向かう透過が抑制される。従って、プリアンプPRから出射する光が波長変換部RFで波長変換される場合、波長選択フィルタFLに入射する光は、波長選択フィルタFLからメインアンプPAに向かって透過する。一方、プリアンプPRから出射する光が波長変換部RFにおいて波長変換されない場合、波長選択フィルタFLに入射する光は、波長選択フィルタFLからメインアンプPAへの透過が抑制される。このような波長選択フィルタFLとしては、例えば、WDMカプラや誘電体多層膜フィルタを挙げることができる。   The light emitted from the preamplifier PR enters the wavelength selection filter FL via the wavelength conversion unit RF. Then, when light whose wavelength is converted in the wavelength conversion unit RF is incident, the light is transmitted toward the main amplifier PA, and when light whose wavelength is not converted in the wavelength conversion unit RF is incident, the main amplifier PA of this light Transmission to the Therefore, when the light emitted from the preamplifier PR is wavelength-converted by the wavelength conversion unit RF, the light incident on the wavelength selection filter FL is transmitted from the wavelength selection filter FL toward the main amplifier PA. On the other hand, when the light emitted from the preamplifier PR is not wavelength converted in the wavelength conversion unit RF, the transmission of the light incident on the wavelength selection filter FL from the wavelength selection filter FL to the main amplifier PA is suppressed. As such a wavelength selection filter FL, for example, a WDM coupler or a dielectric multilayer film filter can be mentioned.

<メインアンプPAの構成>
メインアンプPAは、入射する光をプリアンプPRよりも高い増幅率で増幅する点においてプリアンプPRと異なり、複数の励起光源31と、増幅用光ファイバ33と、カプラ32とを主な構成として備える。
<Configuration of Main Amplifier PA>
Unlike the preamplifier PR in that the main amplifier PA amplifies incident light at a higher amplification factor than the preamplifier PR, the main amplifier PA mainly includes a plurality of excitation light sources 31, an amplification optical fiber 33, and a coupler 32.

メインアンプPAの励起光源31のそれぞれは、例えば複数のレーザダイオードから構成され、後述のようにメインアンプPAの増幅用光ファイバ33に添加される活性元素を励起する波長の励起光、例えば波長が915nmの励起光を出射する。また、それぞれの励起光源31は、光ファイバ38に接続されており、それぞれの励起光源31から出射する励起光はそれぞれの光ファイバ38を伝搬する。それぞれの光ファイバ38としては、例えば、プリアンプPRの励起光源21に接続される光ファイバ28と同様とされ、この場合、当該励起光は光ファイバ38をマルチモード光として伝搬する。   Each of the excitation light sources 31 of the main amplifier PA is constituted of, for example, a plurality of laser diodes, and excitation light of a wavelength for exciting the active element to be added to the amplification optical fiber 33 of the main amplifier PA as described later It emits excitation light of 915 nm. Each excitation light source 31 is connected to an optical fiber 38, and the excitation light emitted from each excitation light source 31 propagates in each optical fiber 38. Each optical fiber 38 is, for example, similar to the optical fiber 28 connected to the excitation light source 21 of the preamplifier PR. In this case, the excitation light propagates through the optical fiber 38 as multimode light.

メインアンプPAの増幅用光ファイバ33は、プリアンプPRの増幅用光ファイバ23と同様の構成とされる。   The amplification optical fiber 33 of the main amplifier PA has the same configuration as the amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR.

また、本実施形態において、波長選択フィルタFLは光ファイバ39に接続される。カプラ32は、光ファイバ39及びそれぞれの光ファイバ38と、増幅用光ファイバ33の一端とを接続している。具体的には、カプラ32において、光ファイバ39のコアが、増幅用光ファイバ33のコアに接続されており、さらにそれぞれの光ファイバ38のコアが、増幅用光ファイバ33の内側クラッドに接続されている。従って、波長選択フィルタFLからメインアンプPAに向かって出射する光は光ファイバ39を介して、増幅用光ファイバ33のコアに入射してコアを伝搬し、それぞれの励起光源31から出射する励起光は、増幅用光ファイバ33の内側クラッドに入射し内側クラッドを主に伝搬する。従って、増幅用光ファイバ33のコアを伝搬する光により、励起光源31が出射する励起光により励起される活性元素が誘導放出を起こすことで、当該コアを伝搬する光を増幅する。   Further, in the present embodiment, the wavelength selection filter FL is connected to the optical fiber 39. The coupler 32 connects the optical fibers 39 and the respective optical fibers 38 to one end of the amplification optical fiber 33. Specifically, in the coupler 32, the core of the optical fiber 39 is connected to the core of the amplification optical fiber 33, and the cores of the respective optical fibers 38 are connected to the inner cladding of the amplification optical fiber 33. ing. Accordingly, the light emitted from the wavelength selection filter FL toward the main amplifier PA is incident on the core of the amplification optical fiber 33 via the optical fiber 39 and propagates through the core, and the excitation light emitted from the respective excitation light sources 31 The light enters the inner cladding of the amplification optical fiber 33 and propagates mainly in the inner cladding. Therefore, the light propagating through the core is amplified by the stimulated emission of the active element excited by the excitation light emitted from the pumping light source 31 by the light propagating through the core of the amplification optical fiber 33.

メインアンプPAの増幅用光ファイバ33の他端には光ファイバ40が接続されている。この光ファイバ40は、増幅用光ファイバ33から出射する光を所定の場所まで伝搬させて出射する光ファイバであり、デリバリ光ファイバと呼ばれる場合がある。   An optical fiber 40 is connected to the other end of the amplification optical fiber 33 of the main amplifier PA. The optical fiber 40 is an optical fiber that propagates the light emitted from the amplification optical fiber 33 to a predetermined place and emits the light, and may be called a delivery optical fiber.

<ファイバレーザ装置1の動作>
次に、このようなファイバレーザ装置1からパルス状の光が出射する動作について説明する。
<Operation of Fiber Laser Device 1>
Next, an operation of emitting pulsed light from such a fiber laser device 1 will be described.

本実施形態のファイバレーザ装置1では、種光部MOの励起光源11から常時励起光が出射されており、待機状態において、種光部MOのAOM14が第2状態とされる。従って、第2光ファイバ19からAOM14に入射した光は、第2光ファイバ19に反射することなく、外部に放出される。従って、FBG12とAOM14のプリアンプ側の端面との間の光路、すなわち特定の光路や特定の光路とループ光路とから成る光路で光は共振しない。このため、増幅用光ファイバ13の活性元素の励起状態が高くなる。また、本実施形態では、待機状態において、それぞれの励起光源21、31が出射状態とされる。このためプリアンプPRの増幅用光ファイバ23、及び、メインアンプPAの増幅用光ファイバ33のそれぞれに添加される活性元素は励起状態とされる。なお、種光部MOのAOM14が第2状態とされる期間は、増幅用光ファイバ13において自己発振しない期間とされる。また、増幅用光ファイバ23、及び、増幅用光ファイバ33に励起光が入射される期間は自己発振しない期間とされる。従って、待機状態において、増幅用光ファイバ13,23,33から意図しないジャイアントパルス光が出射することが抑制されている。   In the fiber laser device 1 of the present embodiment, the excitation light is always emitted from the excitation light source 11 of the seed light portion MO, and in the standby state, the AOM 14 of the seed light portion MO is brought into the second state. Accordingly, the light entering the AOM 14 from the second optical fiber 19 is emitted to the outside without being reflected to the second optical fiber 19. Therefore, light does not resonate in the optical path between the FBG 12 and the end face of the AOM 14 on the preamplifier side, that is, the specific optical path or the optical path consisting of the specific optical path and the loop optical path. For this reason, the excited state of the active element of the amplification optical fiber 13 becomes high. Further, in the present embodiment, in the standby state, the respective excitation light sources 21 and 31 are in the emission state. Therefore, active elements to be added to each of the amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR and the amplification optical fiber 33 of the main amplifier PA are brought into the excited state. The period in which the AOM 14 of the seed light portion MO is in the second state is a period in which the amplification optical fiber 13 does not oscillate. Further, the period in which the excitation light is incident on the amplification optical fiber 23 and the amplification optical fiber 33 is a period in which self-oscillation does not occur. Therefore, in the standby state, the emission of unintended giant pulse light from the amplification optical fibers 13, 23, 33 is suppressed.

次に、パルス状の光が出射する時点から僅かに前のタイミングで、AOM14が第1状態とされる。すると、FBG12とAOM14のプリアンプ側の端面との間の光路、すなわち、第1光ファイバ18の一部と、増幅用光ファイバ13と、第2光ファイバ19と、AOM14とから成る特定の光路や、当該特定の光路とループ光路とから成る光路を光が往復して、それぞれの光路で光が共振する。この共振光により、上記のように高い励起状態とされた増幅用光ファイバ13の活性元素が誘導放出を起こし、共振光が増幅されAOM14からパルス状の光が出射し、種光部MOから種光としてのパルス状の光が出射する。   Next, the AOM 14 is brought into the first state at a timing slightly before the point of time when the pulsed light is emitted. Then, an optical path between the FBG 12 and the end face on the preamplifier side of the AOM 14, that is, a specific optical path including a part of the first optical fiber 18, the amplification optical fiber 13, the second optical fiber 19 and the AOM 14 The light reciprocates along the optical path including the specific optical path and the loop optical path, and the light resonates in each of the optical paths. By this resonance light, the active element of the amplification optical fiber 13 in the high excitation state as described above causes stimulated emission, the resonance light is amplified, and the pulse light is emitted from the AOM 14, and the seed light portion MO Pulsed light as light is emitted.

図2は、パルス状の光の出射時における各部位から出射する光のパワーの大きさの様子を示す図である。具体的には、種光部MOから出射する光、プリアンプPRから出射する光、波長変換部RFから出射する光、波長選択フィルタFLから出射する光、メインアンプPAから出射する光のパワーの大きさの時間的変化及び波長の様子を示す図である。図2のそれぞれ光のパワーの時間的変化を示す部分において、縦軸が光のパワー密度を示し、横軸が時間を示す。   FIG. 2 is a diagram showing the state of the magnitude of the power of light emitted from each part at the time of emission of pulsed light. Specifically, the power of the light emitted from the seed light portion MO, the light emitted from the preamplifier PR, the light emitted from the wavelength conversion portion RF, the light emitted from the wavelength selection filter FL, and the power of the light emitted from the main amplifier PA It is a figure which shows the appearance of the time change of wavelength, and a wavelength. In the portions of FIG. 2 showing temporal changes in light power, the vertical axis shows the power density of light, and the horizontal axis shows time.

種光部MOから出射するパルス状の光のパワーの時間的変化の形状はガウス分布形状とされる。また、種光部MOから出射するパルス状の光の波長は、例えば、1060nmとされる。上記のように種光部MOから出射するパルス状の光は、増幅用光ファイバ23のコアに入射する。   The shape of the temporal change of the power of the pulsed light emitted from the seed light portion MO is a Gaussian distribution. Further, the wavelength of the pulsed light emitted from the seed light portion MO is, for example, 1060 nm. As described above, pulsed light emitted from the seed light portion MO is incident on the core of the amplification optical fiber 23.

プリアンプPRの増幅用光ファイバ23では、上記のように励起光により活性元素が励起状態とされている。従って、種光部MOからパルス状の光が増幅用光ファイバ23に入射すると、励起された活性元素は種光部MOからの光により誘導放出を起こし、この誘導放出により当該光のパワーが増幅されて、増幅用光ファイバ23からパルス状の光が出射する。増幅用光ファイバ23は、パワーの時間的変化がガウス分布形状の光が入射すると、入射光に対してパワー密度が増幅されたガウス分布形状の光を出射する。従って、図2に示すように、プリアンプPRからは、種光部MOから出射する光に対してパワーの時間的変化の形状がパワー密度の方向に延伸されたガウス分布形状の光が出射する。   As described above, in the amplification optical fiber 23 of the preamplifier PR, the active element is brought into the excited state by the excitation light. Therefore, when pulsed light is incident on the amplification optical fiber 23 from the seed light portion MO, the excited active element causes stimulated emission by the light from the seed light portion MO, and the power of the light is amplified by the stimulated emission. As a result, pulsed light is emitted from the amplification optical fiber 23. The amplification optical fiber 23 emits the light of the Gaussian distribution shape in which the power density is amplified with respect to the incident light when the light with the temporal change of the power enters the Gaussian distribution shape. Therefore, as shown in FIG. 2, from the preamplifier PR, light having a Gaussian distribution shape in which the shape of the temporal change of the power is extended in the direction of the power density with respect to the light emitted from the seed light portion MO is emitted.

プリアンプPRから出射した光の一部は、波長変換部RFで波長変換されるパワー密度とされる。従って、波長変換部RFでは、プリアンプPRから入射した光のうち、ある特定のパワー密度より高いパワー密度の光成分が一次散乱光とされる。例えば、上記のように種光部MOから出射する光の波長が1060nmである場合、波長変換部RFでは所定のパワーより大きなパワーの光の波長が例えば1120nmとされる。そして、波長変換部RFからは、波長変換されない光及び一次散乱光が出射する。波長変換部RFから出射する光のパワーの時間的変化の形状は、プリアンプPRから出射する光のパワーの時間的変化の形状と同じである。このうち、図2に示すように、波長変換されない波長1060nmの光はガウス分布形状における裾引き部分を含むパワー密度の低い光であり、一次散乱光である波長1120nmの光はガウス分布形状の頂点部分を含むパワー密度の高い光である。   A part of the light emitted from the preamplifier PR is a power density to be wavelength converted by the wavelength conversion unit RF. Therefore, in the wavelength conversion unit RF, among the light incident from the preamplifier PR, the light component having a power density higher than a specific power density is regarded as primary scattered light. For example, when the wavelength of light emitted from the seed light unit MO is 1060 nm as described above, the wavelength of light having a power larger than a predetermined power is set to, for example, 1120 nm in the wavelength conversion unit RF. Then, from the wavelength conversion unit RF, light which is not wavelength converted and primary scattered light are emitted. The shape of the temporal change of the power of light emitted from the wavelength conversion unit RF is the same as the shape of the temporal change of the power of light emitted from the preamplifier PR. Among these, as shown in FIG. 2, the light of wavelength 1060 nm which is not wavelength converted is the light of low power density including the footing portion in the Gaussian distribution shape, and the light of the wavelength 1120 nm which is primary scattered light is the vertex of the Gaussian distribution shape It is light with high power density including a part.

波長変換部RFから出射する光は、波長選択フィルタFLに入射する。上記のように波長選択フィルタFLは、波長変換部RFにおいて波長変換された光が入射するとこの光をメインアンプPAに向かって透過し、波長変換部RFにおいて波長変換されない光が入射するとこの光のメインアンプPAに向かう透過を抑制する。従って、図2において破線で示すようにプリアンプPRから出射する光のうち、波長変換されないパワー密度の小さな光の波長選択フィルタFLの透過は抑制され、図2において実線で示されるプリアンプPRから出射する光の一次散乱は波長選択フィルタFLを透過する。この一次散乱光のパルス幅は、プリアンプPRから出射する光のパルス幅よりも小さくされる。   The light emitted from the wavelength conversion unit RF enters the wavelength selection filter FL. As described above, the wavelength selective filter FL transmits this light toward the main amplifier PA when the light subjected to wavelength conversion in the wavelength conversion unit RF is incident, and the light which is not wavelength converted in the wavelength conversion unit RF Suppress transmission towards the main amplifier PA. Therefore, transmission of the light having a small power density which is not subjected to wavelength conversion among the light emitted from the preamplifier PR as shown by the broken line in FIG. 2 is suppressed, and emitted from the preamplifier PR shown by the solid line in FIG. The primary scattering of light passes through the wavelength selection filter FL. The pulse width of this primary scattered light is made smaller than the pulse width of the light emitted from the preamplifier PR.

メインアンプPAの増幅用光ファイバ33では、上記のように励起光により活性元素が励起状態とされている。従って、パルス幅が小さくされたパルス状の光が波長選択フィルタFLに入射すると、励起された活性元素は当該光により誘導放出を起こし、この誘導放出により当該光のパワーが増幅されて、増幅用光ファイバ33からパルス状の光が出射する。従って、種光部MOから出射する光よりもパルス幅が狭くパワーが増幅された光が出射する。   As described above, in the amplification optical fiber 33 of the main amplifier PA, the active element is brought into the excited state by the excitation light. Therefore, when pulsed light having a reduced pulse width is incident on the wavelength selection filter FL, the excited active element causes stimulated emission by the light, and the power of the light is amplified by the stimulated emission to be amplified. Pulsed light is emitted from the optical fiber 33. Therefore, light having a narrower pulse width and amplified power than the light emitted from the seed light portion MO is emitted.

メインアンプPAから出射する光は、光ファイバ40を伝搬し、ファイバレーザ装置1から出射する。   The light emitted from the main amplifier PA propagates through the optical fiber 40 and is emitted from the fiber laser device 1.

なお、種光部MOからパルス状の光が出射する場合以外にパワー密度の低い光が出射することがあり、当該光により励起状態とされたプリアンプPRの活性元素が誘導励起を起こし、当該光は増幅される。しかし、この場合の種光部MOからの光は上記のようにパワーが小さいため、プリアンプPRから出射する光のパワーは、波長変換部RFで波長変換される程のパワーに達しない。このため、この場合にプリアンプPRから出射する光は、波長変換部RFで波長変換されず、波長選択フィルタFLにより、メインアンプPAへの入射が抑制される。   It should be noted that light with low power density may be emitted except when pulse light is emitted from the seed light portion MO, and the active element of the preamp PR excited by the light causes induction excitation to cause the light Is amplified. However, since the light from the seed light portion MO in this case has a small power as described above, the power of the light emitted from the preamplifier PR does not reach such a power as to be wavelength converted by the wavelength conversion portion RF. Therefore, in this case, the light emitted from the preamplifier PR is not wavelength-converted by the wavelength conversion unit RF, and the wavelength selection filter FL suppresses the incidence on the main amplifier PA.

次に、種光部MOから出射するパルス状の光について、更に詳しく説明する。   Next, the pulsed light emitted from the seed light portion MO will be described in more detail.

図3は、種光部MOから出射する光を示す図である。図3の左側には図2にも記載した種光部MOから出射する光が示され、図3の右側には、図3の左側の破線で囲まれた部分を拡大した様子が示されている。図3に示すように、種光部MOから出射するパルス状の光を拡大すると、小さなリップルが重畳していることが分かる。このリップルは、第1状態におけるAOM14の振動に起因するものである。AOM14は、第1状態において、振動することにより、光を透過し易い状態とこれに比べて僅かに光が透過しにくい状態とを繰り返す。このためAOM14を透過して出射する光に、AOM14が振動する所定周期に合わせてリップルが生じる傾向がある。   FIG. 3 is a view showing light emitted from the seed light portion MO. The light emitted from the seed light portion MO also described in FIG. 2 is shown on the left side of FIG. 3, and the enlarged view of the portion surrounded by the broken line on the left side of FIG. There is. As shown in FIG. 3, when the pulsed light emitted from the seed light portion MO is expanded, it can be seen that small ripples are superimposed. This ripple is due to the vibration of the AOM 14 in the first state. In the first state, the AOM 14 repeats a state in which light is likely to be transmitted and a state in which light is slightly less likely to be transmitted as a result of oscillation. For this reason, there is a tendency for ripples to occur in the light transmitted through the AOM 14 and emitted according to the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates.

しかし、上記のように、本実施形態のファイバレーザ装置1では、種光部MOにおける上記のそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する上記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。本発明者等は、共振する光の共振周期と第1状態においてAOM14が振動する上記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる場合に当該リップルが増幅されることが抑制されることを発見した。従って、種光部MOから出射するパルス状の光において、AOM14の振動に起因して生じるリップルが増幅されることが抑制される。   However, as described above, in the fiber laser device 1 of the present embodiment, the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective light paths in the seed light portion MO and the predetermined predetermined amplitude of the AOM 14 in the first state. The cycles and the non-integer multiples are mutually related. The inventors of the present invention can suppress that the ripple is amplified when the resonance period of the resonating light and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple. Found. Therefore, in the pulsed light emitted from the seed light portion MO, the amplification of the ripple generated due to the vibration of the AOM 14 is suppressed.

次に、本実施形態において、種光部MOのそれぞれの光路で共振して種光部MOから出射するそれぞれの光のパワーと光カプラ16における分岐比との関係について説明する。   Next, in the present embodiment, the relationship between the power of each light emitted from the seed light portion MO by resonating in the respective light paths of the seed light portion MO and the branching ratio in the optical coupler 16 will be described.

図4は、種光部MOのそれぞれの光路で共振して種光部MOから出射するそれぞれの光のパワーの比率と、光カプラ16における分岐比との関係とを示す図である。本発明者等は、分岐比を変化させるとそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のパワーの比率が変化することを発見し、図4の傾向は、光路長や波長等に依存しないことを見出した。   FIG. 4 is a view showing the relationship between the ratio of the power of each light emitted from the seed light unit MO by resonating in each light path of the seed light unit MO and the branching ratio in the optical coupler 16. The present inventors found that changing the branching ratio changes the ratio of the power of each light resonating in each optical path, and finds that the tendency in FIG. 4 does not depend on the optical path length, wavelength, etc. The

図4において、上記のように特定の光路の長さを基本光路長Sとすると、当該特定の光路を往復する距離は2Sとなる。また、ループ光ファイバ15の長さをループ光路長Lとすると、特定の光路を伝搬する途中でループ光路を1周する光路を往復する距離は2S+Lとなる。この場合、共振する光は、特定の光路の往路でループ光路を1周し復路でループ光路を周回しない場合と、特定の光路の往路でループ光路を周回せず復路でループ光路を1周する場合とがある。また、特定の光路を伝搬する途中でループ光路を2周する光路を往復する距離は2S+2Lとなる。この場合、共振する光は、特定の光路の往路でループ光路を2周し復路でループ光路を周回しない場合と、特定の光路の往路でループ光路を周回せず復路でループ光路を2周する場合と、特定の光路の往路でループ光路を1周し復路でもループ光路を1周する場合とがある。同様に考え、特定の光路を伝搬する途中でループ光路を3周する光路を往復する距離は2S+3Lとなり、特定の光路を伝搬する途中でループ光路を4周する光路を往復する距離は2S+4Lとなり、特定の光路を伝搬する途中でループ光路を5周する光路を往復する距離は2S+5Lとなる。これらの場合においても、特定の光路の往路と復路とで、ループ光路をどのように周回するかについて、全ての組み合わせが適用される。   In FIG. 4, assuming that the length of a specific light path is the basic light path length S as described above, the distance for reciprocating the specific light path is 2S. Further, assuming that the length of the loop optical fiber 15 is a loop optical path length L, the distance traveled back and forth in the optical path that makes one round of the loop optical path in the middle of propagating a specific optical path is 2S + L. In this case, the resonating light travels the loop optical path in the forward path of the specific optical path and does not go around the loop optical path in the return path, and does not go around the loop optical path in the forward path of the specific optical path. There is a case. In addition, the distance traveled back and forth in the optical path that makes two rounds of the loop optical path while propagating on the specific optical path is 2S + 2L. In this case, the resonating light makes two rounds of the loop light path in the outward path of the specific light path and does not go around the loop light path in the return path, and does not go around the loop light path in the outward path of the specific light path. There are cases where the loop light path is made one round in the forward path of a specific light path, and the loop light path is made one round even in the return path. Similarly, while propagating on a specific optical path, the distance to reciprocate the optical path that makes three rounds of the loop optical path is 2S + 3L, and the distance to reciprocate the optical path that makes four rounds on the loop optical path becomes 2S + 4L while propagating to the specific optical path. The distance traveled back and forth in the optical path that makes five rounds of the loop optical path while propagating through the specific optical path is 2S + 5L. Also in these cases, all combinations apply as to how to go around the loop light path in the forward path and return path of a specific light path.

図4より明らかなように、光カプラ16での分岐比が3dB以下では、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうちループ光路を周回せずに特定の光路で共振する光のパワーの比率が最も高い。従って、光カプラ16での分岐比が3dB以下では、ループ光路を周回せずに特定の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。この場合、他の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましいが、上記リップルはループ光路を周回せずに特定の光路で共振する光の影響を最も受けるため、他の光路で共振する光の共振周期とAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされなくても良い。   As apparent from FIG. 4, when the branching ratio in the optical coupler 16 is 3 dB or less, the ratio of the power of light resonating in a specific light path without traveling around the loop light path among the respective lights resonating in the respective light paths is highest. Therefore, if the branching ratio in the optical coupler 16 is 3 dB or less, the resonance period of light resonating in a specific optical path without going around the loop optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are noninteger multiples Relationship. In this case, it is preferable that the resonance period of the light resonating in another optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state be a noninteger multiple relationship with each other. In order to be most affected by light resonating in a specific light path, the resonance cycle of light resonating in another light path and the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates need not be in a relation of a non-integer multiple.

また、光カプラ16での分岐比が3dB以上4.8dB以下では、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうちループ光路を1周する光路で共振する光のパワーの比率が最も高い。従って、光カプラ16での分岐比が3dB以上4.8dB以下では、特定の光路の途中でループ光路を1周して共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。この場合、他の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましいが、上記リップルは特定の光路の途中でループ光路を1周して共振する光の影響を最も受けるため、他の光路で共振する光の共振周期とAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされなくても良い。   Further, when the branching ratio at the optical coupler 16 is 3 dB or more and 4.8 dB or less, the ratio of the powers of the light resonating in the optical path that makes one round of the loop light path among the respective lights resonating in the respective light paths is highest. Therefore, when the branching ratio at the optical coupler 16 is 3 dB or more and 4.8 dB or less, the resonance period of light resonating one round of the loop optical path in the middle of the specific optical path and the predetermined period when the AOM 14 vibrates in the first state Are mutually non-integer multiples. In this case, it is preferable that the resonance period of light resonating in another optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state be a noninteger multiple relationship with each other, but the ripple is in the middle of a specific optical path The resonance period of the light resonating in the other optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates need not be in the relation of a non-integer multiple, because they are most affected by the light resonating in one loop optical path. .

また、光カプラ16での分岐比が4.8dB以上では、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうちループ光路を2周する光路で共振する光のパワーの比率が最も高い。従って、光カプラ16での分岐比が4.8dB以上では、特定の光路の途中でループ光路を2周して共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。この場合、他の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましいが、上記リップルは特定の光路の途中でループ光路を2周して共振する光の影響を最も受けるため、他の光路で共振する光の共振周期とAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされなくても良い。   Further, when the branching ratio at the optical coupler 16 is 4.8 dB or more, the ratio of the powers of the light resonating in the optical path that makes two rounds of the loop light path among the respective lights resonating in the respective light paths is the highest. Therefore, if the branching ratio at the optical coupler 16 is 4.8 dB or more, the resonance period of light resonates twice around the loop optical path in the middle of a specific optical path, and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state They are mutually related by a non-integer multiple. In this case, it is preferable that the resonance period of light resonating in another optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state be a noninteger multiple relationship with each other, but the ripple is in the middle of a specific optical path The resonance cycle of the light resonating in the other optical path and the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates do not have to be a non-integral multiple relationship with each other because the light resonates in the other optical paths most affected by the resonating light in the loop optical path. .

次に、光路長が長い場合に生じ易い光のパルス状の光のうねりについて説明する。   Next, a pulse-like wave of light which is likely to occur when the optical path length is long will be described.

特定の光路の基本光路長Sが長い場合、出射するパルス状の光の形状がガウス分布形状にうねりが生じた形状となる場合がある。このうねりの周期は上記リップルの周期と比べると非常に大きなものとなる。しかし、本実施形態のファイバレーザ装置では、特定の光路で共振する光のみならず、当該特定の光路に加えてループ光路を周回して共振する光が存在する。従って、基本光路長Sが長く、特定の光路を共振する光のパルス形状にうねりが生じる場合であっても、種光部MOから出射する光には、ループ光路を周回せずに特定の光路を共振する光と、特定の光路の途中でループ光路を周回して共振する光とが合わされているため、当該うねりが低減される。特に図4より、光カプラ16の分岐比が2dB以上8dB以下であれば、ループ光路を周回せずに特定の光路を共振する光のパワーと、特定の光路の途中でループ光路を1周する光路で共振する光のパワーと、特定の光路の途中でループ光路を2周する光路で共振する光のパワーとが、それぞれバランスされている。従って、特定の光路の基本光路長Sが長い場合であっても、光カプラ16の分岐比が2dB以上8dB以下であれば、出射するパルス状の光にうねりが生じることをより適切に低減することができる。なお、このようにうねりが生じることを低減することが目的であれば、本実施形態と異なり、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされなくとも良い。   When the basic optical path length S of a specific optical path is long, the shape of the pulse-like light to be emitted may be a shape in which a wave occurs in the Gaussian distribution shape. The period of the wave is very large compared to the period of the ripple. However, in the fiber laser device of the present embodiment, not only light resonating in a specific optical path but also light resonating in a loop optical path in addition to the specific optical path exists. Therefore, even if the basic optical path length S is long and undulation occurs in the pulse shape of the light resonating a specific optical path, the light emitted from the seed light portion MO does not go around the loop optical path but a specific optical path. The light that resonates with the light that resonates around the loop light path in the middle of the specific light path is combined, so the wave is reduced. In particular, as shown in FIG. 4, if the branching ratio of the optical coupler 16 is 2 dB or more and 8 dB or less, the power of light resonating a specific light path without going around the loop light path and one round of the loop light path The power of the light resonating in the light path and the power of the light resonating in the light path which makes two rounds of the loop light path on the way of the specific light path are balanced. Therefore, even when the basic optical path length S of a specific optical path is long, if the branching ratio of the optical coupler 16 is 2 dB or more and 8 dB or less, occurrence of waviness in the emitted pulse light is more appropriately reduced. be able to. In addition, if it is an object to reduce the occurrence of such waviness, unlike the present embodiment, in the first state, the resonance period of the light having the largest power among the respective lights resonating in the respective optical paths. The predetermined period in which the AOM 14 vibrates may not be in a relation of a non-integer multiple.

以上説明したように本実施形態のファイバレーザ装置1では、種光部MOは、一部が共有され光が共振する複数の光路を有しており、少なくとも、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。パワーが最も大きな光の共振周期と、AOM14が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされることで、最も目立つリップルが大きくなることを抑えることができ、種光部MOから出射する光のリップルを抑制することができる。従って、ファイバレーザ装置1から出射する光のリップルを抑制することができる。   As described above, in the fiber laser device 1 of the present embodiment, the seed light unit MO has a plurality of optical paths that are partially shared and in which the light resonates, and at least the respective light resonates in the respective optical paths. The resonance period of the light having the largest power among them and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple. By setting the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates to be a noninteger multiple relationship with each other, it is possible to suppress that the most noticeable ripple becomes large, and the light is emitted from the seed light portion MO Light ripple can be suppressed. Therefore, the ripple of the light emitted from the fiber laser device 1 can be suppressed.

さらに、本実施形態のファイバレーザ装置1において、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされれば、それぞれの光のリップルが大きくなることをより抑制でき好ましい。   Furthermore, in the fiber laser device 1 of the present embodiment, the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are mutually in a noninteger multiple relationship. For example, the increase in ripple of each light can be further suppressed, which is preferable.

(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について図5を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In addition, about the component the same as that of 1st Embodiment, or equivalent, the description which attaches | subjects the same referential mark except the case where it demonstrates especially, is abbreviate | omitted.

図5は、本実施形態のファイバレーザ装置を示す図である。図5に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置2は、種光部MOがファイバリング型のファイバレーザ装置から成る点において、第1実施形態のファイバレーザ装置1と異なる。   FIG. 5 is a view showing a fiber laser device of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the fiber laser device 2 of the present embodiment differs from the fiber laser device 1 of the first embodiment in that the seed light portion MO is a fiber ring type fiber laser device.

本実施形態の種光部MOは、励起光源11と、第1光ファイバ18と、光カプラ51と、増幅用光ファイバ13と、光フィルタ53と、第2光ファイバ54と、AOM14と、第3光ファイバ55と、光カプラ16と、ループ光ファイバ15と、光カプラ52と、を主な構成として備える。   The seed light unit MO according to the present embodiment includes the excitation light source 11, the first optical fiber 18, the optical coupler 51, the amplification optical fiber 13, the optical filter 53, the second optical fiber 54, the AOM 14, and The three optical fibers 55, the optical coupler 16, the loop optical fiber 15, and the optical coupler 52 are provided as main components.

光カプラ51は、第1光ファイバ18のコアと増幅用光ファイバ13とのコアとを光学的に結合する。従って、励起光源11から出射して第1光ファイバ18を伝搬する励起光を増幅用光ファイバ13に入射する。なお、本実施形態の第1光ファイバ18は、FBGが形成されていない点において、第1実施形態の第1光ファイバ18と異なる。   The optical coupler 51 optically couples the core of the first optical fiber 18 and the core of the amplification optical fiber 13. Therefore, the excitation light emitted from the excitation light source 11 and propagating through the first optical fiber 18 is incident on the amplification optical fiber 13. The first optical fiber 18 of the present embodiment is different from the first optical fiber 18 of the first embodiment in that the FBG is not formed.

光フィルタ53は、所定波長の光を透過して他の波長の光の透過を抑制するバンドパスフィルタである。この光フィルタ53は、例えば、波長選択フィルタFLと同様の構成とされ、例えば、増幅用光ファイバ13に添加される活性元素がイッテルビウムである場合、波長が1060nmの光を透過する。光フィルタ53は、第2光ファイバ54の一端に接続されている。第2光ファイバ54は第1実施形態の第2光ファイバ19と同様の構成とされる。   The optical filter 53 is a band pass filter that transmits light of a predetermined wavelength and suppresses transmission of light of another wavelength. The optical filter 53 has, for example, the same configuration as the wavelength selection filter FL. For example, when the active element added to the amplification optical fiber 13 is ytterbium, light having a wavelength of 1060 nm is transmitted. The optical filter 53 is connected to one end of the second optical fiber 54. The second optical fiber 54 has the same configuration as the second optical fiber 19 of the first embodiment.

第2光ファイバ54の他端には、AOM14が接続されている。本実施形態のAOM14は、光の出射する端面に反射防止加工が施されている点において第1実施形態のAOM14と異なる。本実施形態のAOM14は、所定周期で振動する第1状態において、第2光ファイバ54から入射する光を透過する。AOM14の第2光ファイバ54側と反対側には第3光ファイバ55の一端が接続されている。第3光ファイバ55は第2光ファイバ54と同様の構成とされる。AOM14は、第1状態において、第2光ファイバ54から入射する光を第3光ファイバ55に出射する。また、AOM14は第2状態においては、第2光ファイバ54から入射する光を第3光ファイバ55とは異なる方向に出射する。   The other end of the second optical fiber 54 is connected to the AOM 14. The AOM 14 of the present embodiment differs from the AOM 14 of the first embodiment in that the end face from which light is emitted is subjected to anti-reflection processing. The AOM 14 of the present embodiment transmits light incident from the second optical fiber 54 in the first state where it vibrates at a predetermined cycle. One end of a third optical fiber 55 is connected to the side opposite to the second optical fiber 54 side of the AOM 14. The third optical fiber 55 has the same configuration as the second optical fiber 54. In the first state, the AOM 14 emits the light incident from the second optical fiber 54 to the third optical fiber 55. Further, in the second state, the AOM 14 emits light incident from the second optical fiber 54 in a direction different from that of the third optical fiber 55.

また、第3光ファイバ55の途中には、光カプラ16が設けられており、第1実施形態において光カプラ16において第2光ファイバ19とループ光ファイバ15とが接続されるのと同様にして、光カプラ16において第3光ファイバ55とループ光ファイバ15とが接続されている。   Further, an optical coupler 16 is provided in the middle of the third optical fiber 55, and in the same manner as the second optical fiber 19 and the loop optical fiber 15 are connected in the optical coupler 16 in the first embodiment. In the optical coupler 16, the third optical fiber 55 and the loop optical fiber 15 are connected.

また、第3光ファイバ55の光カプラ16を基準としたAOM14側と反対側の途中には、光カプラ52が設けられている。光カプラ52は、第3光ファイバ55とプリアンプPRの光ファイバ29とを接続している。従って、第3光ファイバ55を伝搬する光は、ある分岐比で光ファイバ29に分岐して光ファイバ29を伝搬する。   Further, an optical coupler 52 is provided in the middle of the third optical fiber 55 on the opposite side to the AOM 14 side with respect to the optical coupler 16. The optical coupler 52 connects the third optical fiber 55 and the optical fiber 29 of the preamplifier PR. Accordingly, the light propagating through the third optical fiber 55 branches into the optical fiber 29 at a branching ratio and propagates through the optical fiber 29.

また、第3光ファイバ55の他端は光カプラ51に接続されている。つまり、光カプラ51は、第1光ファイバ18の端部及び第3光ファイバ55の端部と、増幅用光ファイバ13の端部とを接続し、第1光ファイバ18のコア及び第3光ファイバ55のコアと、増幅用光ファイバ13のコアとが光学的に結合している。   Further, the other end of the third optical fiber 55 is connected to the optical coupler 51. That is, the optical coupler 51 connects the end of the first optical fiber 18 and the end of the third optical fiber 55 to the end of the amplification optical fiber 13, and the core of the first optical fiber 18 and the third light The core of the fiber 55 and the core of the amplification optical fiber 13 are optically coupled.

本実施形態の種光部MOでは、増幅用光ファイバ13と、光フィルタ53と、第2光ファイバ54とAOM14と第3光ファイバ55とから成る光路を特定の光路とすると、当該特定の光路は、周回状の光路とされる。また、本実施形態の種光部MOにおいても、ループ光ファイバ15からなるループ光路が特定の光路に接続されているため、種光部MOは、複数の光路を有することとなる。本実施形態においても、特定の光路とループ光路とから成る光路は、特定の光路と異なる光路であり、当該特定の光路と一部を共有することとなる。この光路を伝搬する光は、光カプラ16において第3光ファイバ55からループ光ファイバ15に分岐して、ループ光ファイバ15を1周以上周回した後、光カプラ16においてループ光ファイバ15から第3光ファイバ55に結合する。また、ループ光路を含む光路であっても、ループ光ファイバ15を周回する回数が異なれば、互いに異なる光路である。このようにループ光ファイバ15が特定の光路に途中に接続されるため、それぞれの光路の光路長は互いに異なる。従って、ループ光路を分岐することなく特定の光路を周回して共振する光の共振周期、及び、特定の光路を周回する途中でループ光路を1周以上周回して共振する光の共振周期は互いに異なる。   In the seed light portion MO of the present embodiment, assuming that the optical path including the amplification optical fiber 13, the optical filter 53, the second optical fiber 54, the AOM 14 and the third optical fiber 55 is a specific optical path, the specific optical path Is a circular optical path. Further, also in the seed light portion MO of the present embodiment, since the loop light path formed of the loop optical fiber 15 is connected to a specific light path, the seed light portion MO has a plurality of light paths. Also in this embodiment, the optical path consisting of the specific optical path and the loop optical path is an optical path different from the specific optical path, and shares a part with the specific optical path. The light propagating through this optical path is branched from the third optical fiber 55 to the loop optical fiber 15 in the optical coupler 16 and goes around the loop optical fiber 15 one or more turns, and then the optical coupler 16 It is coupled to the optical fiber 55. Further, even in the case of an optical path including a loop optical path, the optical paths are different from each other if the number of times of looping around the loop optical fiber 15 is different. Thus, since the loop optical fiber 15 is connected to a specific optical path, the optical path lengths of the respective optical paths are different from each other. Therefore, the resonance period of light resonating around a specific optical path without branching the loop optical path, and the resonance cycles of light resonating one or more rounds of the loop optical path on the way of a specific optical path It is different.

本実施形態においても、上記のそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち、少なくとも、最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。さらに、上記のそれぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、AOM14が振動する上記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされることが好ましい。例えば、第1実施形態での例示のようにAOM14が振動する振動数が135MHzとされ、振動周期は74×10−10秒であるとする。この場合、上記特定の光路の長さを基本光路長Sとし、光速を299,792,458m/s、光ファイバの屈折率が1.445の場合、基本光路長Sが1mであれば、特定の光路を周回して共振する光の共振周期は約1.0×10−8秒となる。この場合、特定の光路で共振する光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。また、上記のように基本光路長Sが1mでループ光ファイバ15の長さであるループ光路長Lが0.5mである場合、光が共振する間にループ光路を1周する光路では、共振する光の共振周期は約1.3×10−8秒となり、光が共振する間にループ光路を2周する光路では、共振する光の共振周期は約1.5×10−8秒となる。従って、この場合、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。Also in the present embodiment, at least the resonance period of the light with the largest power among the lights resonating in the respective optical paths described above and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are mutually non-integer multiples It is related. Furthermore, it is preferable that the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths described above and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates be in a relation of a non-integer multiple. For example, as illustrated in the first embodiment, it is assumed that the frequency at which the AOM 14 vibrates is 135 MHz and the vibration period is 74 × 10 −10 seconds. In this case, if the length of the specific optical path is the basic optical path length S, the speed of light is 299, 792, 458 m / s, and the refractive index of the optical fiber is 1.445, the specific optical path length S is 1 m. The resonant period of the light resonating around the optical path of the optical path is about 1.0.times.10.sup.- 8 seconds. In this case, the resonance period of light resonating in a specific optical path and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple. Also, as described above, when the basic optical path length S is 1 m and the loop optical path length L which is the length of the loop optical fiber 15 is 0.5 m, resonance occurs in the optical path which makes one loop optical path while light is resonating. The resonance period of the light is about 1.3.times.10.sup.- 8 seconds, and in the optical path which makes two rounds of the loop light path while the light resonates, the resonance period of the resonating light is about 1.5.times.10.sup.- 8 seconds. . Therefore, in this case, the respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in the relation of a non-integer multiple.

本実施形態の種光部MOにおいては、励起光源11から常時励起光が出射されており、待機状態において、AOM14が第2状態とされる。従って、待機状態では、増幅用光ファイバ13から放出される光が光フィルタ53を透過して第2光ファイバ54を伝搬する場合であっても、第2光ファイバ54からAOM14に入射した光は、第3光ファイバ55に入射されることなく、外部に放出される。従って、特定の光路や、特定の光路とループ光路とから成る光路を光が周回せず、光が共振しない。このため、増幅用光ファイバ13の活性元素の励起状態が高くなる。なお、本実施形態においても、種光部MOのAOM14が第2状態とされる期間は、増幅用光ファイバ13において自己発振しない期間とされる。   In the seed light portion MO of the present embodiment, excitation light is constantly emitted from the excitation light source 11, and in the standby state, the AOM 14 is brought into the second state. Therefore, in the standby state, even when the light emitted from the amplification optical fiber 13 is transmitted through the optical filter 53 and propagates through the second optical fiber 54, the light entering the AOM 14 from the second optical fiber 54 is , And the light is emitted to the outside without being incident on the third optical fiber 55. Therefore, the light does not go around the specific optical path or the optical path consisting of the specific optical path and the loop optical path, and the light does not resonate. For this reason, the excited state of the active element of the amplification optical fiber 13 becomes high. Also in the present embodiment, the period in which the AOM 14 of the seed light portion MO is in the second state is a period in which the amplification optical fiber 13 does not self-oscillate.

次に、パルス状の光が出射する時点から僅かに前のタイミングで、AOM14が第1状態とされる。すると、第2光ファイバ54からAOM14に入射する光は第3光ファイバ55に透過する。このため、特定の光路や、特定の光路とループ光路とから成る光路を光が周回し、それぞれの光路で光が共振する。この共振光により、上記のように高い励起状態とされた増幅用光ファイバ13の活性元素が誘導放出を起こし、共振光が増幅されAOM14からパルス状の光が出射し、当該光が光カプラ52からプリアンプPRの光ファイバ29に出射する。そして、第1実施形態と同様にしてプリアンプPR、メインアンプPAで光が増幅されて、増幅されたパルス状の光は光ファイバ40から出射する。   Next, the AOM 14 is brought into the first state at a timing slightly before the point of time when the pulsed light is emitted. Then, the light entering the AOM 14 from the second optical fiber 54 is transmitted to the third optical fiber 55. For this reason, the light travels around a specific light path or a light path consisting of the specific light path and the loop light path, and the light resonates in each of the light paths. By this resonance light, the active element of the amplification optical fiber 13 brought into the high excited state as described above causes stimulated emission, the resonance light is amplified, and the pulse light is emitted from the AOM 14. To the optical fiber 29 of the preamp PR. Then, as in the first embodiment, light is amplified by the preamplifier PR and the main amplifier PA, and the amplified pulsed light is emitted from the optical fiber 40.

上記のように、それぞれの光路で共振するそれぞれの光のうち、最もパワーの大きな光の共振周期と、第1状態においてAOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる。従って、本実施形態においても、種光部MOから出射するパルス状の光のリップルを抑制することができる。従って、ファイバレーザ装置2から出射する光のリップルを抑制することができる。   As described above, among the respective lights resonating in the respective optical paths, the resonance period of the light with the largest power and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates in the first state are in the relation of a non-integer multiple. Therefore, also in the present embodiment, it is possible to suppress ripples of pulsed light emitted from the seed light portion MO. Therefore, the ripple of the light emitted from the fiber laser device 2 can be suppressed.

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above by way of example, but the present invention is not limited to these.

例えば、上記実施形態のファイバレーザ装置1において、種光部MOのAOM14が光を反射する例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、AOM14の端面が無反射加工されると共にAOM14とプリアンプPRとの間にFBG12よりも反射率が低い第2のFBGを設けても良い。この場合、AOM14がオンとなり光がAOM14を透過すると第2のFBGで光が反射して、FBG12と第2のFBGとの間で発振を起こすことができる。この場合、FBG12と第2のFBGとの間が特定の光路となる。   For example, although the example in which the AOM 14 of the seed light portion MO reflects light in the fiber laser device 1 of the above embodiment has been shown, the present invention is not limited to this. For example, the end face of the AOM 14 may be non-reflection processed and a second FBG having a lower reflectance than the FBG 12 may be provided between the AOM 14 and the preamplifier PR. In this case, when the AOM 14 is turned on and light is transmitted through the AOM 14, the light is reflected by the second FBG, and oscillation can be generated between the FBG 12 and the second FBG. In this case, a specific optical path is between the FBG 12 and the second FBG.

また、上記ファイバレーザ装置1,2は、種光部MOの他に、プリアンプPRと、メインアンプPAと、波長変換部RFと、波長選択フィルタFLとを備えた。しかし、ファイバレーザ装置である種光部MOから出射する光のパワーが大きければ、プリアンプPRと、メインアンプPAと、波長変換部RFと、波長選択フィルタFLとが備わっていなくても良い。   In addition to the seed light unit MO, the fiber laser devices 1 and 2 are provided with a preamplifier PR, a main amplifier PA, a wavelength conversion unit RF, and a wavelength selection filter FL. However, if the power of light emitted from the seed light unit MO, which is a fiber laser device, is large, the preamplifier PR, the main amplifier PA, the wavelength conversion unit RF, and the wavelength selection filter FL may not be provided.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。   EXAMPLES Hereinafter, the contents of the present invention will be more specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

<比較例>
第1実施形態の種光部MOの構成と同じ構成の光学系を準備した。この光学系では、AOM14が振動する所定周期を135MHzとした。また、この光学系で、AOM14からループ光ファイバ15を経由せずにFBG12に至る特定の光路の光路長である基本光路長Sと、ループ光ファイバ15の光路長であるループ光路長Lとの関係を以下の様にした。
2S+3L=740cm
Comparative Example
An optical system having the same configuration as that of the seed light portion MO of the first embodiment was prepared. In this optical system, the predetermined cycle in which the AOM 14 vibrates is 135 MHz. Further, in this optical system, a basic optical path length S which is an optical path length of a specific optical path from the AOM 14 to the FBG 12 without passing through the loop optical fiber 15 and a loop optical path length L which is an optical path length of the loop optical fiber 15 The relationship is as follows.
2S + 3L = 740 cm

つまり、本光学系では、AOM14とFBG12とを往復する間にループ光ファイバ15を3回転する光路であり、その光路長を740cmとした。この光路長は、135MHzの周波数で10周期の間に光が光ファイバを伝搬する距離に等しい。つまり、この光学系における光の共振周期と、AOM14が振動する所定周期とが、互いに整数倍の関係とされている。   That is, in the present optical system, the loop optical fiber 15 is rotated three times while reciprocating between the AOM 14 and the FBG 12, and the optical path length is 740 cm. This optical path length is equal to the distance that light travels through the optical fiber for 10 cycles at a frequency of 135 MHz. That is, the resonance period of light in this optical system and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates are in the relationship of an integral multiple of each other.

<実施例>
比較例の光学系よりも基本光路長の長さを1cm増やして、光路長を742cmとしたこと以外は、比較例と同じ光学系を準備した。この光学系では、光の共振周期と、AOM14が振動する所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされている。
<Example>
The same optical system as that of the comparative example was prepared except that the basic optical path length was increased by 1 cm from the optical system of the comparative example, and the optical path length was 742 cm. In this optical system, the resonance period of light and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates are in a relation of a non-integer multiple.

次に比較例、実施例の光学系から出射する光の強度の時間的変化を測定した。その結果を図6に示し、図6の点線で囲まれた部分を図7に示す。図6、図7に示すように、光の共振周期とAOM14が振動する所定周期とが互いに整数倍の関係とされる比較例では、リップルが生じた。一方、光の共振周期とAOM14が振動する所定周期とが互いに非整数倍の関係とされる実施例では、比較例と比べてリップルが抑制されることが示された。   Next, the temporal change of the intensity of the light emitted from the optical system of the comparative example and the example was measured. The result is shown in FIG. 6, and the part surrounded by the dotted line in FIG. 6 is shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, in the comparative example in which the resonance period of light and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates are in the relationship of integral multiples, ripples occur. On the other hand, in the example in which the resonance period of light and the predetermined period in which the AOM 14 vibrates are in a relation of a non-integer multiple, it is shown that the ripple is suppressed as compared with the comparative example.

以上、実施例及び比較例で示されたように、本発明によれば、出射する光のリップルを抑制することができることが示された。   As described above, according to the present invention, it was shown that the ripple of the emitted light can be suppressed as shown in the example and the comparative example.

以上説明したように、本発明によれば、出射する光のリップルを抑制することができるファイバレーザ装置が提供され、加工機や、医療機器といったレーザ光を用いる分野での利用ができる。   As described above, according to the present invention, a fiber laser device capable of suppressing the ripple of emitted light is provided, and can be used in the field using laser light such as a processing machine or a medical device.

1,2・・・ファイバレーザ装置
11,21,31・・・励起光源
13,23,33・・・増幅用光ファイバ
15・・・ループ光ファイバ
FL・・・波長選択フィルタ
MO・・・種光部(ファイバレーザ装置)
PA・・・メインアンプ
PR・・・プリアンプ
RF・・・波長変換部
1, 2 · · · Fiber laser device 11, 21, 31 · · · Pumping light source 13, 23, 33 · · · Amplification optical fiber 15 · · · Loop optical fiber FL · · · · · · Wavelength selection filter MO · · · species Optical part (fiber laser device)
PA: Main amplifier PR: Preamplifier RF: Wavelength converter

Claims (9)

一部が共有され光が共振する複数の光路と、
それぞれの前記光路の一部とされそれぞれの前記光路で共振するそれぞれの光を増幅する増幅用光ファイバと、
それぞれの前記光路の共有される部分に配置され、所定周期で振動して前記光路から入射する光を前記光路に出射する第1状態と、前記光路から入射する光を前記光路以外に出射する第2状態とに切り換えられる音響光学素子と、
を備え、
それぞれの前記光路で共振するそれぞれの光のうち最もパワーの大きな光の共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる
ことを特徴とするファイバレーザ装置。
A plurality of optical paths in which a part is shared and the light resonates,
An amplification optical fiber that is a part of each of the optical paths and amplifies each light resonating in each of the optical paths;
A first state disposed in a shared portion of each of the optical paths, and vibrating in a predetermined cycle to emit light incident from the optical path to the optical path; and emitting light incident from the optical path to other than the optical path An acousto-optic element switched to two states;
Equipped with
The resonance period of the light with the largest power among the lights resonating in the respective optical paths and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple A fiber laser device characterized by
それぞれの前記光路で共振するそれぞれの光のそれぞれの共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザ装置。
The respective resonance periods of the respective lights resonating in the respective optical paths and the predetermined periods in which the acousto-optic element vibrates in the first state are in a relation of a non-integer multiple. The fiber laser device according to Item 1.
前記複数の光路は、特定の光路、及び、前記特定の光路と前記特定の光路の途中に接続される周回状のループ光路とからなる光路を有し、
前記特定の光路を伝搬する光は所定の分岐比で前記ループ光路に分岐し、前記ループ光路を伝搬する光は前記所定の分岐比で前記特定の光路に結合する
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザ装置。
The plurality of optical paths have a specific optical path, and an optical path consisting of the specific optical path and a circular loop optical path connected in the middle of the specific optical path,
The light propagating in the specific optical path is branched to the loop optical path at a predetermined branching ratio, and the light propagating in the loop optical path is coupled to the specific optical path at the predetermined branching ratio. The fiber laser device according to claim 1.
前記特定の光路は、一対の反射部間で光が往復する光路である
ことを特徴とする請求項3に記載のファイバレーザ装置。
The fiber laser device according to claim 3, wherein the specific light path is a light path in which light reciprocates between a pair of reflection parts.
前記所定の分岐比は3dB以下とされ、前記特定の光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる
ことを特徴とする請求項4に記載のファイバレーザ装置。
The predetermined branching ratio is 3 dB or less, and the resonance period of the light resonating in the specific optical path and the predetermined period in which the acousto-optic element vibrates in the first state have a relationship of noninteger multiples with each other. The fiber laser device according to claim 4, characterized in that:
前記所定の分岐比は3dB以上4.8dB以下とされ、前記特定の光路を伝搬する途中で前記ループ光路を1周する光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる
ことを特徴とする請求項4に記載のファイバレーザ装置。
The predetermined branching ratio is 3 dB or more and 4.8 dB or less, and the acousto-optics in the first state and the resonance period of light resonating in the optical path that travels around the loop optical path while propagating the specific optical path 5. The fiber laser device according to claim 4, wherein the predetermined period in which the element vibrates is in a relation of a non-integer multiple to each other.
前記所定の分岐比は4.8dB以上とされ、前記特定の光路を伝搬する途中で前記ループ光路を2周する光路で共振する光の前記共振周期と、前記第1状態において前記音響光学素子が振動する前記所定周期とが、互いに非整数倍の関係とされる
ことを特徴とする請求項4に記載のファイバレーザ装置。
The predetermined branching ratio is 4.8 dB or more, and the acousto-optic element in the first state and the resonance period of light resonating in the optical path which makes two rounds of the loop optical path while propagating the specific optical path. 5. The fiber laser device according to claim 4, wherein the oscillating predetermined cycles are in a relation of a non-integer multiple.
前記所定の分岐比は2dB以上8dB以下とされる
ことを特徴とする請求項4に記載のファイバレーザ装置。
5. The fiber laser device according to claim 4, wherein the predetermined branching ratio is 2 dB or more and 8 dB or less.
前記特定の光路は、周回状の光路である
ことを特徴とする請求項3に記載のファイバレーザ装置。
The fiber laser device according to claim 3, wherein the specific light path is a circular light path.
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